SFP_TOSA_BOSA_光纤_Rosa_光模块_GB-Link光通信模块基础培训-已看一遍

1、GB-Link市场部市场部V1.02012.12.21www.gb- salesgb-ROSA基础知识介绍基础知识介绍光模块基础及相关知识点光模块基础及相关知识点TOSA/BOSA基础知识介绍基础知识介绍光纤基础知识介绍光纤基础知识介绍www.gb- salesgb-TOSAROSA限幅放大器Laser driverPCBA电接口金手指LC 光纤接口外壳结构由以下:1. 光器件2. PCBA3. 机械光收发模块结构光收发模块结构 另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-ICwww.gb- salesgb-OSA - Opt

2、ical SubassemblyTOSATOSA 介绍介绍TOSA一般是由 LD激光器、金属结构件、陶瓷插芯等组成。www.gb- salesgb-OSA - Optical SubassemblyBOSABOSA 介绍介绍BOSA是将LD、 PIN-TIA、光学滤波片(WDM-Filter)、金属件、陶瓷套筒（sleeve）、陶瓷插芯（ferrule ）。www.gb- salesgb-激光器分类VCSELFPDFBCWDMEMLDWDM根据不同传输距离选择不同激光器类型激光器分类激光器分类 材料划分材料划分注：VSCEL 适合短距传输 FP适合中长距传输 CWDM/DWDM适合长距传输 E

3、ML适合高速长距传输www.gb- salesgb-波长分类850nm1310nmDWDM1550nmCWDMCWDM(1270-1610CWDM(1270-1610每间隔每间隔20nm20nm一个波段共一个波段共1818个波段个波段) )DWDMDWDM（分（分L L波段与波段与C C波段波段) )L L波段从波段从1610.061564.681610.061564.68每间隔每间隔0.8nm0.8nm一个波段共一个波段共5454个个C C波段从波段从1563.861530.331563.861530.33每间隔每间隔0.8nm0.8nm一个波段共一个波段共4545个个 激光器分类激光器分类

4、 波长划分波长划分www.gb- salesgb-领料金属件清洗组装压配耦合目检焊点激光焊接温循端面清洗初测激光打标终测品检入库功率调整外观目检TOSA 生产工艺流程生产工艺流程每款TOSA的生产至少需要15道工序，1000pcs/3天，其中温循工序占用16小时。www.gb- salesgb-领料金属件清洗组装压配发射耦合目检焊点激光焊接端面清洗初测温循端面清洗接收目检功率调整接收耦合接收初测粘胶刮胶接收终测端面清洗终测发射激光打标品检入库外观目检BOSA 生产工艺流程生产工艺流程每款BOSA的生产至少需要24道工序，500pcs/4天，其中温循工序占用16小时。www.gb- salesg

5、b-ROSA基础知识介绍基础知识介绍光模块基础及相关知识点光模块基础及相关知识点TOSA/BOSA基础知识介绍基础知识介绍大纲大纲光纤光学基础知识介绍光纤光学基础知识介绍www.gb- salesgb-光纤接口连接器光纤接口连接器FC接口LC接口SC接口ST接口光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。 注意为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。www.gb- salesgb-单模单模/ /多模光纤多模光纤随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光

6、随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光纤按照传输模式的数量多少，分为纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤单模光纤和和多模光纤多模光纤 ： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右；左右； 当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信

7、号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常直径为直径为510um； 注：波分系统里用的都是单模光纤注：波分系统里用的都是单模光纤. www.gb-光在光纤中传输的原理光在光纤中传输的原理 为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为：1、一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率N2； n =c

8、 /v .n是介质的折射率， c 是真空中的光速，v 是光进入介质时的速度。2、光入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应大于临界角cwww.gb- salesgb-涂 层n2包 层n2包 层涂 层纤 芯n1d1d2光纤的结构光纤的结构光纤的结构光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播。即n1n2.www.gb- salesgb-光在光纤中的传输模式光在光纤中的传输模式包层纤芯高次模基模低次模注：光在多模光纤中传输时包含以上三种模式，为此色散较大，而光在单模光纤与光波长的几何尺寸相比拟，为此只有基模在里面传输。www.gb- salesgb-常规光纤损耗随波长变化曲

9、线图常规光纤损耗随波长变化曲线图u 波长不同，损耗不同波长不同，损耗不同u 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰u ITU-T将单模光纤在将单模光纤在1260nm以上的频带划分了以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段几个波段u 容易看出，在这容易看出，在这6个波段中，个波段中，C波段和波段和L波段损耗最小波段损耗最小90013001400 150016001700波长波长:nm损耗损耗 dB/km231451200多模光纤（850900nm）O波段 E波段 SC LUOH-www.gb- salesgb-WDM

10、中信号光窗口范围中信号光窗口范围波段波段说明说明范围（范围（nm）带宽（带宽（nm）O波段波段原始原始12601360100E波段波段扩展扩波段波段短波长短波长1460152565C波段波段常规波长常规波长1525156540L波段波段长波长长波长1565162560U波段波段超长波长超长波长1625167550 因为因为C波段和波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选系统中信号光选择在择在C波段和波段和L波段波段 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因

11、素，所以CWDM系统中信号光跨越多系统中信号光跨越多个波段（个波段（13111611nm）www.gb- salesgb-光纤中的色散特性光纤中的色散特性光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散 光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散：u模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中；u色度色散（CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散；u偏振模色散（PMD）是

12、由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿； 色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/km （n为1/2）www.gb- salesgb-色散对传输的影响色散对传输的影响31313 31 1TT + Twww.gb- salesgb-ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和G.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤，区别见下表：类型类型定义定义 适用范围适用范围主要指标主要指标G.652标准单模

13、光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的波长）在1310nm附近的光纤。SDH系统、DWDM系统均可。衰耗：1310nm窗口目前一般在0.3-0.4dB/km，典型值0.35dB/km；1550nm窗口目前一般在0.17-0.25dB/km，典型值0.20dB/km；色散：零色散波长的允许范围是1300nm到1324nm。在1550nm窗口的色散系数是正的。在波长1550nm处，色散系数D的典型值是17ps/nm-km，最大值一般不超过20ps/nm-km；G.653色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1550nm附近的光纤，它相对于标准单模光纤（G.652），色散零点发生了移动。SDH系

14、统可以，DWDM一般不采用。衰减：1310nm波段：0.55dB/km，目前没有掌握典型值数据。1550nm波段：0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km；色散：G.653的零色散波长在1550nm附近，在1525-1575nm范围内，最大色散系数是3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特别是在C_band，色散位移光纤的色散系数太小或可能为零；G.655非零色散位移光纤（NZDSF），将色散零点的位置从1550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。SDH/DWDM系统均可，但更适合DWDM系统的传送。衰减：1310nm波段：I

15、TU-T无规定。1550nm波段：0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km。色散：当1530nm 1565nn，0.1ps/nm-km |D()| 6.0 ps/nm-km；655光纤色散系数没有典型值，因厂家而异，常见的有4.5ps/nm.km和6pm/nm.km。需要实地确认。www.gb- salesgb-1.1550nm波长区具有最小色散和衰波长区具有最小色散和衰减，适合减，适合DWDM系统、高速信号传系统、高速信号传输输2.应用：应用：TrueWave真波光纤真波光纤(正色散正色散区的区的SPM效应有利于传输效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非线性效应

16、）大有效面积光纤（克服非线性效应）色散系数色散系数(ps/nmkm)正色散系数正色散系数G.655光纤光纤波长波长(nm)1550131017G.652光纤光纤:大量铺设，传大量铺设，传高速信号需色散补偿高速信号需色散补偿G.653光纤光纤:1550nm波长区混波长区混频严重，不适合频严重，不适合DWDM负色散系数负色散系数G.655光纤光纤G.654于653类似，截止波长不同1530nm全波光纤 消除了1380nm处的水峰增益www.gb- salesgb-ROSA基础知识介绍基础知识介绍光模块基础及相关知识点光模块基础及相关知识点TOSA/BOSA基础知识介绍基础知识介绍大纲大纲光纤基础知

17、识介绍光纤基础知识介绍www.gb- salesgb-OSA - Optical SubassemblyROSAROSA ROSA 介绍介绍www.gb- salesgb-ROSA接收组件部分由ROSA及主放大器组成，其中ROSA由APD或PIN及前置放大器组成。注：需注意APD，称“雪崩二极管”，与PIN相比灵敏度会高510dB。APDPIN APD/PIN收光原理www.gb- salesgb-领料粘胶耦合目检刮胶初测终测品检入库ROSA 生产工艺流程生产工艺流程www.gb- salesgb-ROSA基础知识介绍基础知识介绍光模块基础及相关知识点光模块基础及相关知识点TOSA/BOSA基

18、础知识介绍基础知识介绍大纲大纲光纤基础知识介绍光纤基础知识介绍www.gb- salesgb-TOSAROSA限幅放大器Laser driverPCBA电接口金手指LC 光纤接口外壳结构由以下:1. 光器件2. PCBA3. 机械光收发模块结构光收发模块结构 另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-ICwww.gb- salesgb-发射部分发射部分激光器驱动IC 激光器（FP/DFB/EML）APCTEC温度控制电路www.gb- salesgb-发射部分相关参数发射部分相关参数平均光发射功率平均光发射功率Po :指信号

19、逻辑1时的光功率和为0时的光功率的算术平均值。 PAWG=(P0+P1)/2消光比消光比(Pon/Poff) : 逻辑信号为“1”时光功率与为“0”时光功率之比。ER=10log P1/P0. 中心波长中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段.眼图模板眼图模板: 在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象.这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制,为此 ITU-T建议G.957规范了一个发送眼图的模板.www.gb- salesgb-眼图模板讲解

20、眼图模板讲解此眼图模板为STM1/OC-3浅辉色区为标准模板。深辉色区为模板容限magin。www.gb- salesgb-接收部分接收部分APD/PIN限幅放大器限幅放大器时钟提取时钟提取（CDRCDR）APD偏压电路LOS告警检测www.gb- salesgb-接收部分相关参数接收部分相关参数光接收灵敏度Pr 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)时的最小接收光功率,即为模块的灵敏度Pr.饱和光功率Ps 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)是的最大接收光功率,即为模块的饱和光功率Ps.告警(H-L)在模块的工作速率下,由大到小改变输入模块的光功率,

21、当光功率减小到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PH-L). 去告警(L-H) 在模块的工作速率下,有小到大改变输入模块的光功率,当光功率增加到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PL-H). www.gb- salesgb-光通道代价（ Optical Path Penalty ） 脉冲在光通道中的传输导致的接收机灵敏度的变化。产生光通道代价的因素主要包括非线性效应、色度色散（CD）、偏振模色散（PMD）、偏振依赖损耗（PDL）、光通道反射和串扰等多种效应。光链路预算（ Optical Link budget ）

22、它等于发射光功率减去接收灵敏度取绝对值，是评估传输距离的关键。不同波长光功率损耗 一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.4dB/km，1550nm波段0.25dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。光模块其他相关参数光模块其他相关参数www.gb- salesgb-光模块光模块I2CI2C功能运用功能运用 I2C通信总线是电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。如以下两特点：1、只要求两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线

23、SCL；2、串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s； 在光模块运用中主要负责存储信息并与客户设备通信，如A0/A2 ，DDM信息等。HOST光模块I2C总线Other Devicewww.gb- salesgb-SFP A0/A2SFP A0/A2地址分配和存储地址分配和存储提供外部校准常数提供模块工作状态www.gb- salesgb-XFP A0/A2XFP A0/A2地址分配和存储地址分配和存储www.gb- salesgb-DDMDDM介绍介绍 DDMDDM：Digital Diagnosti

24、c Monitoring( (数字诊断监视功能数字诊断监视功能) ) 对模块进行一个远程监控，保证模块正常运行，当出现异对模块进行一个远程监控，保证模块正常运行，当出现异常时，可以让系统管理员发现一些潜在的问题和故障定位。常时，可以让系统管理员发现一些潜在的问题和故障定位。 DDMDDM监测的监测的5 5个实时测量参数为：个实时测量参数为： 测试项目测试项目精度精度单位单位TX-POWER3dBmRX-POWER3dBmLASER BIAS10mATemp3VCC0.1Vwww.gb- salesgb-DDM校准方式n 内校准 DDM寄存器存放的参数已经满足协议要求的单位，无需与校准参数进行运

25、算。n 外校准 DDM寄存器存放的参数，需与存放的校准参数进行运算后，才得到满足协议要求单位的数值。 SFP: 内校准 / 外校准 XFP: 内校准（only）www.gb- salesgb-10G 10G 光模块系统运用光模块系统运用www.gb- salesgb-光模块分类光模块分类 SFP/SFP BIDI/COPPERSFP/SFP BIDI/COPPER SFP（Small Form factor Pluggables）可）可以简单的理解为以简单的理解为GBIC的升级版本。的升级版本。SFP模块体积模块体积比比GBIC模块减少一半，可以在相同面板上配置多模块减少一半，可以在相同面板上

26、配置多出一倍以上的端口数量。由于出一倍以上的端口数量。由于SFP模块在功能上与模块在功能上与GBIC基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型化小型化GBIC（Mini GBIC）。）。SFP-双纤双纤光纤接口光纤接口-LC速率速率:155M-4.25G传输距离:2KM-120KM波长:850nm/1310nm1550nm/CWDM/DWDMSFP-BIDI光纤接口-LC速率：155M-2.5G传输距离:2KM-120KM波长:1310/14901550/CWDM BIDIwww.gb- salesgb-光模块分类光模块分类 SFP COPPERSFP C

27、OPPER Copper SFPCopper SFP即即SFP-T,SFP-T,是运用在以太网上的是运用在以太网上的电口电口SFPSFP，其主要特征，其主要特征为连接器为为连接器为RJ45RJ45，就，就是我们常见的网线接是我们常见的网线接口。口。Part numberSpeed modeMAC interfaceTX Disablefunction Link Indicator on RX_LOS PinTempGB-SFP-T-10-100-1000M-SL10/100/1000MbpsSGMII/ SERDESYesYes070GB-SFP-T-10-100-1000M-S10/100/1000MbpsSGMII/ SERDESYesNo070GB-SFP-T-10-100-1000M-IL10/100/1000MbpsSGMII/ SERDE